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DE2056620B2 - Justiervorrichtung fuer eine vorrichtung zum bestrahlen eines werkstueckes in der form eines musters - Google Patents

Justiervorrichtung fuer eine vorrichtung zum bestrahlen eines werkstueckes in der form eines musters

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DE2056620B2
DE2056620B2 DE19702056620 DE2056620A DE2056620B2 DE 2056620 B2 DE2056620 B2 DE 2056620B2 DE 19702056620 DE19702056620 DE 19702056620 DE 2056620 A DE2056620 A DE 2056620A DE 2056620 B2 DE2056620 B2 DE 2056620B2
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DE
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electron beam
workpiece
electron
adjustment
signals
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DE19702056620
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Robert William Hopewell Junction; Weber Edward Victor; Woodard Ollie Clefton; Poughkeepsie; N.Y. Kruppa (V.St.A.)
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International Business Machines Corp
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International Business Machines Corp
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Publication date
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Description

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Die Erfindung betrifft eine Justiervorrichtung für eine Vorrichtung zum Bestrahlen eines Werkstückes in der Form eines Musters durch einen Elektronenstrahl, mit einem Justierdetektor, in dem die beim Auftreffen des Elektronenstrahls auf eine auf dem Werkstück angeordnete Registriermarke gestreuten Elektronen ein Signal auslösen, das einer Vergleichsschaltung zugeführt wird.
Aus der FR-PS 15 33 755 ist eine Justiervorrichtung dieser Art bekannt, bei der der Justierdetektor lediglich ein einziges Signal für die Amplitude der in den Justierdetektor einfallenden Streuelektronen liefert. Eine vom Sollwert abweichende Amplitude des Ausgangssignals des Justierdetektors läßt nicht erkennen, in welcher Richtung auf der flächenhaften Unterlage die betreffende Registriermarke dejustiert ist.
Aus der FR-PS 15 48 855 ist eine Justiervorrichtung bekannt, bei der der Elektronenstrahl in einer vorgezeichneten Wellenlinie über eine flächenhafte Registriermarke geführt wird. In den Justierdetektor gelangen im Zuge der Abtastung der Registriermarke eine Signalfolge, deren Abweichung von einer vorgegebenen Signalfolge alle Informationen zur Beschreibung der zweidimensionalen Dejustierung der Registriermarke enthält, so daß mit dem daraus abgeleiteten Signalen des Justierdetektors eine zweidimensionale Nachjustierung möglich ist. Das setzt aber eine entsprechend feine Abtastung der Fläche der Registriermarke voraus und erfordert, daß die Registriersignale über den Zeitraum der Abtastung integriert ausgewertet werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß damit Registriersignale, die die zweidimensionale Dejustierung eindeutig kennzeichnen, gewonnen werden können, ohne daß es erforderlich ist, den Elektronenstrahl dazu rastermäßig über die Fläche der Registriermarken auszulenken.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Justierdetektor vier sich über die Quadranten einer Kreisfläche erstreckende elektronenempfindliche Zellen und einen Durchbruch für den Durchtritt des Elektronenstrahls im Kreisflächenzentrum aufweist und daß die elektronenempfindlichen Zellen paarweise gegenüberliegend an je einen Differenzverstärker angeschlossen sind, aus dessen Ausgangssignalen Korrektursignale abgeleitet werden, durch die die relative Lage zwischen dem Werkstück und dem Auftreffpunkt des Elektronenstrahls beeinflußt wird.
Aus der DT-OS 14 39 900 ist eine Vorrichtung zum Zentrieren eines Elektronenstrahls bekannt, bei der dieser auf einen Elektronenauffänger gerichtet ist, der aus vier Quadranten besteht, deren Elektronenstrahleinfall laufend gemessen wird. Der Elektronenstrahl wird nun nachjustiert, bis die Stromanteile der vier Quadranten untereinander gleich sind. Diese Offenlegungsschrift enthält jedoch keine darüber hinausgehenden Hinweise zur Lösung der obengenannten Aufgabenstellung bei Justiervorrichtungen der eingangs genannten Art.
Die Erfindung gestattet mit einfachem vorrichtungsmäßigem Aufwand schnell die für die zweidimensionale Nachjustierung erforderlichen Signale zu gewinnen. Eine sehr einfache Schaltung dafür ist dadurch gekennzeichnet, daß aus den Ausgangssignalen der Differenzverstärker in einer Vergleichsschaltung durch Vergleich mit zuvor in einer Speicherschaltung registrierten Werten die Korrektursignale abgeleitet werden.
Die Erfindung ist bevorzugt anwendbar in einer Vorrichtung, in der ein aus mehreren in regelmäßiger Verteilung auf einer flächenhaften Unterlage angeordneten Halbleiterelementen bestehendes Werkstück bestrahlt wird, wobei die Bestrahlung der Halbleiterelemente einzeln nacheinander mit dem gleichen Belichtungsraster erfolgt.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung nach der Erfindung,
F i g. 2 die Draufsicht auf den Registrierdetektor und
Fig.3 das Blockschaltbild mit dem Registrierdetektor.
In Fig. 1 ist mit 10 eine Elektronenkanone bezeichnet, die einen Elektronenstrahl 11 erzeugt. Der Elektronenstrahl 11 durchsetzt die öffnung 12 einer Blende 14 und wird dadurch in seiner Kontur begrenzt. Der Elektronenstrahl 11 hat entsprechend dem Querschnitt der öffnung 12 im Anschluß an die Blende quadratischen Querschnitt in der Größe der minimalen Linienbreite des zu zeichnenden Musters.
Der Elektronenstrahl 11 passiert im Anschluß an die Blende 14 die Fokussierspule 15 und tritt dann zwischen zwei Dunkelsteuerelektroden 16 hindurch, mittels derer der Elektronenstrahl dunkel getastet werden kann. Die Dunkelsteuerelektroden werden von der Steuerschal-
tung 17 mit Steuerspannung beaufschlagt. Diese Steuerschaltung 17 ist ihrerseits an einen Rechner 18 angeschlossen, der die Fokussierspannung für die Fokussierspule 15 liefert.
Der Elektronenstrahl 11 durchsetzt anschließend eine Blende 20 mit kreisrunder öffnung 19. Diet,e Blende 20 hat die Wirkung, daß nur diejenigen geladenen Teilchen, die die nicht dargestellten Linsen zentral passiert haben, weiter verwendet werden, so daß ein quadratischer Punkt ohne Zerstreuung abgebildet wird.
Der Elektronenstrahl 11 gerät dann in den Bereich magnetischer Ablenkspulen 21,22,23,24, von denen die Ablenkspulen 21 und 22 die horizontale oder in v-Richtung verlaufende Ablenkung und die Ablenkspulen 23 und 24 die vertikale oder in y-Richtung verlaufende Ablenkung bewirken. Die Ablenkspulen gestatten es also, den Elektronenstrahl nach Art eines Rasters abzulenken.
Im Anschluß daran passiert der Elektronenstrahl elektrostatische Ablenkplatten 25, 26, 27 und 28. Die Platten 25 und 26 lenken den Elektronenstrahl in horizontaler Richtung oder x-Richtung ab, während die Ablenkplatten 27 und 28 in vertikaler Richtung oder y-Richtung ablenken. Die Ablenkplatten 25 bis 28 dienen dazu, die Position des Elektronenstrahls 11 zu korrigieren, ohne der durch die Ablenkspulen bewirkten Rqsterauslenkung entgegen zu wirken.
Im Anschluß daran trifft der Elektronenstrahl auf ein Ziel, das auf einem Tisch 29 angeordnet ist. Der Tisch 29 kann mittels eines Schrittschaltmotors 30 in x-Richtung und mittels eines Schrittschaltmotors 31 in y-Richtung und mit Hilfe eines dritten; Schrittschaltmotors 3Γ in z-Richtung senkrecht zur x- und y-Richtung, also in der Richtung des Elektronenstrahls verschoben werden. Die Schrittschaltmotoren 30, 31, 3Γ werden von dem Rechner 18 gesteuert.
Durch die magnetischen Ablenkspulen 21 bis 24 wird der Elektronenstrahl immer in der gleichen Weise in einem Raster ausgelenkt und zwar in einem sogenannten /4-Zyklus, einem sogenannten ß-Zyklus und einem C-Zyklus. Jedesmal, wenn der C-Zyklus beendet ist, beginnt die Rasterauslenkung wieder mit dem /t-Zyklus.
Im Λ-Zyklus und im ß-2^yklus wird der Elektronenstrahl in x-Richtung mittels der Ablenkspulen 21 und 22 über 2000 Zeilen ausgelenkt, wobei der Rücklauf sich über die Zeitdauer von zusätzlichen 48 Zeilen erstreckt. Während des Λ-Zyklus erstreckt sich die x-Auslenkung über 128 vertikale Zeilen, dagegen während des B-Zyklus über 2000 vertikale Zeilen.
Im C-Zyklus wird der Elektronenstrahl zur Überprüfung ausgelenkt und zwar wird dabei die Fokussierung überprüft, was die Überprüfung von Fehlern, bedingt durch Astigmatismus, einschließt. Im C-Zyklus beginnt der Elektronenstrahl 11 am Ende des ß-Zyklus. Am Ende des C-Zyklus findet ein Rücklauf stau, so daß der Elektronenstrahl in seine Ausgangsposition zurückgeführt wird.
Da sämtliche Korrektursignale für den Elektronenstrahl über die elektrostatische Ablenkplatten 25 bis 28 einwirken, bewegt sich der Elektronenstrahl in den ω Zyklen A, B und C ohne Unterbrechung, so daß die Vorgeschichte der Bewegung des Elektronenstrahls durch die Korrektur nicht beeinflußt wird. Die Korrektursignale, die über die Ablenkplatten 25 bis 28 einwirken, werden zu bestimmten Zeiten entsprechend bestimmten Positionen des Elektronenstrahls wirksam.
Der Klekironenstrahl 11 kann während einiger oder samtlicher Zyklen A, B und C dunkelgetastet sein, je nach dem zugrundeliegenden Betriebsprogramm. Die entsprechende Steuerung wird bewirkt durch den Rechner 18 im Zusammenwirken mit dei Steuerschaltung 17.
Der Rechner 18 und die Steuerschaltung 17 sind, wie durch Pfeile angedeutet, über drei Kanäle miteinander verbunden, und zwar dem Musterkanal, dem Korrekturkanal und dem Rückkoppelungskanal. Über den Musterkanal laufen die Dunkeltastinformationen, Registriermusterversatzdaten und andere sich nicht wiederholende Daten, während über den Korrekturkanal Korrekturdaten und Ablenkdaten laufen. Über den Rückkoppelungskanal laufen Adressen für den Elektronenstrahl.
Die Rechenoperationen in dem Rechner 18 zur Nachsteuerung der Schrittschaltmotoren 30,31 beruhen auf den Ausgangssignalen des Justierdetektors 66, der jeweils ein an den Rechner gelangendes Signal abgibt, wenn der Elekentronenstrahl 11 über eine Registriermarke 65 gleitet. Der Justierdetektor 66 weist insgesamt vier sektorenartige PIN-Dioden 67 auf, die dem Halbleiterblättchen 63 gegenüber angeordnet sind und einen zentralen Durchbruch 67' aufweisen, durch den der Elektronenstrahl 11 auf das Halbleiterblättchen 63 fällt (F i g. 2). Wenn der Elektronenstrahl die Registriermarken 65 überstreicht, dann ändert sich die rückwärts gerichtete Streuung der Elektronen und das führt zu verschiedenen Signalen in den Dioden 67. Die Dioden 67, die sich jeweils über einen Quadranten erstrecken, können hinsichtlich ihrer Winkellage auf die der Zeilen- und Spaltenstruktur des Halbleiterblättchens oder auf die der Rasterauslenkung des Elektronenstrahls ausgerichtet sein.
Gemäß F i g. 3 sind jeweils die zwei einander gegenüberliegende Dioden 67 an einen Differentialverstärker 68 angeschlossen. Kurz bevor der Elektronenstrahl 11 nach Vorausberechnung auf eine Registriermarke 65 trifft, wird eine Speicherschaltung 68' erregt, die nun das Ausgangssignal des Verstärkers 68 als Bezugsspannung V5 beziehungsweise als Hintergrundsignal speichert. Diese Bezugsspannung Vs dient dazu, in der Speicherschaltung 68' zwei Extrembezugsspannungen Vh und V1 zu erzeugen, von denen die eine V/, etwas höher ist als die Bezugsspannung V5 und die andere V1 etwas niedriger ist als die Bezugsspannung V1. Die Folge ist, daß der Vergleicher 69, in den die Bezugsspannung V, eingespeist wird, ein Ausgangssignal liefert wenn der Elektronenstrahl auf eine Registriermarke trifft und der Vergleicher 69', in die Bezugsspannung V/, eingespeist wird, ein Ausgangssignal liefert, wenn der Elektronenstrahl eine Registriermarke verläßt. In die beiden Vergleicher wird zu diesem Zweck die Ausgangsspannung des Verstärkers 68 eingespeist. Diese beiden Ausgii'igssignale entsprechen den Ausgangssignalen des Justierdetektors 66 und liefern dem Rechner 18 die zur Nachjustierung erforderlichen Informationen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Justiervorrichtung für eine Vorrichtung zum Bestrahlen eines Werkstückes in der For mes Musters durch einen Elektronenstrahl mi .nem Justierdetektor, in dem die beim Auftrelicn des Elektronenstrahls auf eine auf dem Werkstück angeordnete Registriermarke gestreuten Elektronen ein Signal auslösen, das einer Vergleichsschaltung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Justierdetektor (F i g. 8a) vier sich über die Quadranten einer Kreisfläche erstreckende elektronenempfindliche Zellen (67) und einen Durchbruch (67') für den Durchtritt des Elektronen-Strahls im Kreisflächenzenirum aufweist und daß die elektronenempfindlichen Zellen (67) paarweise gegenüberliegend an je einen Differenzverstärker (68) angeschlossen sind, aus dessen Ausgangssignalen Korrektursignale abgeleitet werden, durch die die relative Lage zwischen dem Werkstück und dem Auftreffpunkt des Elektronenstrahls beeinflußt wird.
2. Justiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Ausgangssignalen der Differenzverstärker (68) in einer Vergleichsschaltung (69, 69') durch Vergleich mit zuvor in einer Speicherschaltung (68') registrierten Werten die Korrektursignale abgeleitet werden.
3. Verwendung einer Justiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 in einer Vorrichtung, in der ein aus mehreren in regelmäßiger Verteilung auf einer flächenhaften Unterlage angeordneten Halbleiterelementen bestehendes Werkstück bestrahlt wird, wobei die Bestrahlung der Halbleiterelemente einzeln nacheinander mit dem gleichen Belichtungsraster erfolgt.
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